2. Обзор используемых методов

Согласно ГОСТ Р 8.879-2014 «МЕТОДИКИ КАЛИБРОВКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ. Общие требования к содержанию и изложению», методика калибровки средств измерений – это документ, регламентирующий калибровку средств измерений.

Также по назначению методики калибровки подразделяются на:

• Методики калибровки, предназначенные для калибровки средств измерений, относящихся к одной или нескольким группам средств измерений;

• Методики калибровки, предназначенные для калибровки средств измерений одного или нескольких типов средств измерений:

• Методики калибровки, предназначенные для калибровки единичных экземпляров средств измерений.

2.1. Метод электродинамической компенсации

Рисунок 1 – Структурная схема установки для калибровки

На рисунке 1 представлена структурная схема установки для калибровки гидрофона методом электродинамической компенса- ции. На рисунке: 1 – корпус камеры, 2 – излучатель, 3 – испытательный приёмник, 4 – манометр, 5 – источник гидро- акустического давления, 6 – элек- тродинамический излучатель, 7 – микроскоп, 8 – фазовращатель.

В камере малого объёма, в которую помещён испытуемый гидрофон и излучатель звука, создаётся звуковое давление, вызывающее напряжение на выходе гидрофона. От того же генератора через устройство мембрана, вмонтированная в крышку камеры. Подбором амплитуды и фазы тока возбуждения добиваются компенсации звукового давления в камере, о чём свидетельствует минимум вибраций мембраны, контролируемых оптическим индикатором. Фиксируется величина тока компенсации I_к, прямо пропорциональная компенсированному давлению p. Гидроакустическое давление измеряется манометрами с высокой точностью, поэтому данный метод позволяет осуществлять калибровку с погрешностью менее 0,5 дБ в диапазоне частот 0,1-1000 Гц. Искомая чувствительность:

Поскольку ток компенсации прямо пропорционален звуковому давлению, не обязательно производить компенсацию при калибровке, достаточно провести её при определении постоянной камеры p_ст/I₀, а при калибровке задавать давление p возбуждением электродинамического вибратора током I_к.

2.2. Метод пьезоэлектрической компенсации

На рисунке 2 представлена структурная схема установки для калибровки гидрофона методом пьезоэлектрической компенсации. На рисунке: 1 – нуль-орган, 2 – нуль-индикатор, 3 – излучатель, 4 – сосуд для регулировки уровня, 5 – эксцентриковый привод.

В этом методе сама малая камера формируется из двух упругосвязанных пьезоэлектрических цилиндров, закрытых по торцам крышками. В одну из крышек помещается вспомогательный излучатель. Внутри камеры помещается испытываемый гидрофон.

Рисунок 2 – Структурная схема установки для калибровки

Процедура калибровки заключается в создании с помо- щью излучателя 1 в камере некоторого давления на заданной частоте. Измеряется напряжение U₁ на выходе приёмника, затем давление ком- пенсируется подбором ампли- туды и фазы напряжения U_к, подаваемого на внешний цилиндр (нуль-орган). Момент компенсации определяется по минимуму сигнала, снимаемого с внутреннего цилиндрического преобразователя (нуль-индикатор).

Так как давление в камере прямо пропорционально напряжению U_к, калибровку можно производить, поддерживая постоянное значение U_к на нуль-органе и измеряя напряжение U₁ на выходе гидрофона, т.е. не проводя компенсацию. Погрешность калибровки данным методом не превышает 0,5дБ.